碳酸次氯酸水对食品与制造设备的杀菌效果

广义别府

（日本Econos株式会社，日本，999001）

日本Econos株式会社是一家研究开发型企业，企业的基本方针是“采用的环境对策是对自然和人没有不良影响（残留性）的方法，经济性地为社会做贡献。”该公司以微生物控制（杀菌）为中心的环境总工程见长，为食品、医药领域提供专业的杀菌、灭菌系统，已经取得了许多骄人的实际业绩。

为了向客户提供稳定的杀菌水准，日本Econos株式会社可以在卫生的第一阶段为用户提供各种清洁系统和制品。目前，日本Econos株式会社在基本的4种杀菌方式方面已经实现了装置化。

(1) 光杀菌

利用独自开发的氙灯，采用近红外线（热线）和相当于通常的定压紫外线灯（UV）约20000倍发光强度的瞬间装置 • 脉冲束进行杀菌。

(2) 在大气压下，利用100℃以上的过热水蒸气进行短时间杀菌的方法。

(3) 利用瑞士COMET公司的高真空电子管发出的电子束进行杀菌灭菌的新装置，主要用于包装材料。自TPP协定签署后，随着食品进口的增加，在海外食品领域实行的电子束杀菌方式，也必将在日本的各个领域得到推广。

(4) 利用臭氧水 • 臭氧气体、双氧水等药剂，使细菌不活性化的方法。

(1)～(4)不论是哪种杀菌方式各有利弊。通过这些基础技术，根据客户要求提出适合的系统提案，以及针对客户的课题能够综合性地做出反应，是日本Econos株式会社的长项。日本Econos株式会社能够根据客户要求的杀菌水准和投资额，通过考虑设置环境和条件，从前述的4种杀菌方式中选择最佳的杀菌方式，而且还能组合各种杀菌方式，为客户提供更高效的复合杀菌系统。

1 食品制造装置的药液杀菌方法

前述的4种杀菌方式是主要的杀菌方法，不需要大的设备投资、第一简易的杀菌方式是用药物杀菌，以食品添加物次氯酸钠为主要杀菌剂的方法，是食品业界大量使用的杀菌方法。次氯酸钠是用氢氧化钠吸收氯气得到的药液，由于次氯酸钠在碱性环境中稳定，因而以pH8～9的制剂形式提供。因此，使用次氯酸钠杀菌的食品、器具器械和输送带等必须有很好的碱耐受性。杀菌的有效成分——次氯酸钠溶液中的次氯酸（HClO）作为杀菌剂、消毒剂、外用杀菌剂、漂白剂使用。

根据日本厚生劳动省的指导和《食品卫生法》、《食品卫生管理手册》等的规定，针对不同的对象和工艺，把次氯酸钠稀释成100～200mg/L的浓度使用。

2 碳酸次氯酸水

图1显示：pH不同造成了杀菌有效成分次氯酸的比率差异。次氯酸是氯的一种含氧酸，组成式以HClO表示。H原子与氯原子结合在氧原子上，形成了HClO的构造。由于是不稳定的化合物，水溶液中的HClO会慢慢分解。

图1 不同pH导致次氯酸比率出现差异

图2是水中的次氯酸根离子（ClO-）和HClO分子的杀菌图。细菌在水中带负电，与同样带负电的ClO-相斥，因而杀菌效果差。相反，HClO分子容易与细菌接触，反应速度非常快，而且HClO分子比ClO-的氧化力强。在图1所示的次氯酸钠溶液中，在pH9左右杀菌力弱的ClO-多，杀菌力强的HClO分子少，约90%的有效氯没有发挥杀菌作用就随废水排掉了。pH下降，HClO分子的比例增加，pH4～6.5时的HClO分子约为90%，相当于pH9时HClO分子含量的约5倍。换言之，同样的次氯酸钠浓度，pH4～6.5时的杀菌力为pH9时的4～5倍。

图2 次氯酸水杀菌图解

在pH5以下的领域继续降低pH值，会有有害的Cl2的产生。经常看到“不能混合”的标识，指的就是这种状态。对于碳酸次氯酸水，由于碳酸气的缓释效果，即使pH下调至5.5以下，也很难有Cl2的生成。也就是说，在水中溶解了碳酸气的碳酸水，能将次氯酸钠调整成pH6左右的中性杀菌水，这就是所谓的碳酸次氯酸水。

3 杀菌水的种类及制造方法

图3是杀菌水的生产方法及化学式。杀菌水的生产方法大致分为三种，不论是哪种方式，只要HClO分子的浓度相同，杀菌效果就相同。

(1) 次氯酸钠与碳酸气反应

(2) 次氯酸钠与盐酸等酸性液体反应

(3) 电解盐酸和食盐水溶液

从图3的化学式来看：(2)和(3)的生产方式，杀菌水中存在Cl2成分和HCl成分。Cl2生成的化学式：HClO+HCl→H2O+ Cl2，盐酸的投入进一步加速了Cl2的生成。毋庸置疑，各杀菌水制造商生产的装置都配备了安全机构，不需要考虑Cl2发生的问题。最近，在日本食品工厂的现场增加了很多外国的工人，他们接受的教育和对作业书的理解并不充分，时有人为造成的失误发生。在日本东京大地震期间，曾发生了两次杀菌水制造罐翻倒的现象，这也是对杀菌水装置的安全性担心之处。

另一方面，(1) 碳酸次氯酸水的生产方式则不存在这种问题，日本Econos株式会社生产的杀菌水生产装置及其周边的机器很少发生生锈，就是很好的佐证。在配管的使用试验中，SUS316在200ppm不会生锈，SUS304用于CIP，Cl2的浓度达到40ppm不会生锈。

4 碳酸次氯酸水的杀菌效果

日本Econos株式会社有专门供专业人员进行细菌培养的实验室，因而能够迅速开展杀菌试验，并能应对客户的新需求，为客户迅捷提出杀菌提案。如果客户有官方机关的试验评价要求，日本Econos株式会社会与本县的检查中心一起，为客户提供所需的数据。

图3 杀菌水（碳酸次氯酸水、次氯酸水）的生成方法与化学式

表1是碳酸次氯酸水及其他杀菌剂的杀菌试验结果。对于表中的试验菌和霉菌，碳酸次氯酸水只需次氯酸钠浓度的1/4，就能达到不低于次氯酸钠杀菌力的水平。

表2是对芽孢菌的杀菌试验结果。从表2看到：碳酸次氯酸水对饮料界指标菌之一的芽孢菌是有效的。在日本Econos株式会社的试验中，同样证实了碳酸次氯酸水对耐热霉菌和耐热芽孢菌的杀菌效果。该试验的试验时间为2min，更短的时间具有同样的杀菌效果。对于大肠菌群和一般生菌，碳酸次氯酸水能在数秒内减少细菌数。

表1 杀菌效果试验（in vitro试验）

表2 杀菌试验数据

杀菌水的温度在50～65℃的高温场合，比在常温的使用效果好，短时间就能确认碳酸次氯酸水的杀菌效果。在对鸡蛋表面杀菌的场合，在随后的控干水分、干燥过程提供的是65℃的水，这时就能生成高温的杀菌水。在对蔬菜应用碳酸次氯酸水的场合，即使是5～15℃的低水温环境，碳酸次氯酸水的杀菌效果也与常温时相同。

由于碳酸次氯酸水对耐乙醇的细菌和病毒也有效，因而，碳酸次氯酸水也可用于器具和环境的杀菌。

5 碳酸次氯酸水的优点

表3是各种杀菌水的特征。在表3的杀菌效果说明中，HClO分子的浓度相同。选择哪种杀菌方式，要根据客户的需求来定。一般地，少量生成杀菌水的电解方式，在需要多量高浓度杀菌水的场合，通常需要采用与其它杀菌水生成方式的混合措施。

近年来，随着客户对杀菌水特性了解的进一步加深，消费者表现出：追求包含维护在内的运行费用和制造的记录、作业者的安全性等适合的装置的倾向。表4是运行费的比较结果。用碳酸次氯酸水替代次氯酸钠的场合，作业者的作业时间缩短、更加合理化。该表中展示的是某客户对作业进行时间单价换算的结果。

在蔬菜工厂，经过约1年半的回收，换用碳酸次氯酸水，由于降低了药剂浓度，因而，能够消减后续工程的漂洗时间和漂洗水量。表5是制造1t杀菌水的必要费用。这只是一个计算的事例，由于使用浓度和药剂购入成本因客户而异，因而，真正的成本需要重新计算。

6 导入效果及导入事例

碳酸次氯酸水的优点如下：

(1) 杀菌力约为次氯酸钠的5倍，并且对芽孢菌、黑曲霉菌有效。

(2) 因为可以采用比次氯酸钠低的浓度，因而可以更好地抑制氯臭，并且降低杀菌处理后漂洗水的量。

(3) 因为pH是中性，排水无需做中和处理，对作业者和蔬菜等素材温和。

表3 各种杀菌水的特征

表4 运行费用比较（工时费）

表5 运行成本比较（原料）

(4) 能够抑制次氯酸钠的使用环境中对金属的腐蚀。

(5) 不会因误投入药品而发生产生Cl2的事故。由于改用碳酸气，作业者的负荷减少。

(6) 在对杀菌水的浓度、pH、流量、温度等实施经常监测的同时，还有自动记录数据的功能。

在HACCP规定的定时记录，由于省去了作业者的测定 • 记录作业，就不会出现忘记杀菌水的制造数据记录、出现数字记载错误、篡改数字的现象，即使出现意想不到的问题时，管理者也能放心追踪整个杀菌水过程。

图4是日本Econos株式会社导入碳酸次氯酸水的使用事例。碳酸次氯酸水具有速效性，因而在各种行业可以使用。对于鸡蛋等的无机物和工业制品，只需要用低浓度的碳酸次氯酸水就能满足杀菌要求，是使用性良好的领域。

图4 碳酸次氯酸水杀菌事例

另一方面，对有机物多的蔬菜的杀菌，碳酸次氯酸水的杀菌效果的持续性弱。日本Econos株式会社进一步研究出来与碳酸次氯酸水组合的新药剂“Econofresh”。现在，日本Econos株式会社正在研究一项既能满足蔬菜的新鲜度，又能在试验开始第4天后的条件D+4下也能充分满足杀菌的新方式，而且，该公司制造的瓶装碳酸次氯酸水的替代装已经开始销售。

在托儿所和喂养中心采取碳酸次氯酸水预防流行性感冒、除菌措施，从除菌和消臭效果层面来说，在养老院等地也可使用。使用少量杀菌水，甚至不引进杀菌装置，可能会获得顾客的好评。

在食品工厂，用碳酸次氯酸水取代次氯酸钠的工作正在展开，从提供食品的安全、安心的课题出发，一定会有越来越多的碳酸次氯酸水导入食品工厂的杀菌 • 洗净中。同时，针对碳酸次氯酸水出现的新课题和制品开发，日本Econos株式会社正在积极的进行中。